Det finns en enorm generator på himlen som kontinuerligt producerar ren energi, och den borde fortsätta att fungera i flera miljoner år: solen.

Vi har tekniken för att utvinna denna utsläppsfria energi med långvariga paneler. Så det första och mest grundläggande steget för att uppnå en värld utan utsläpp är att överallt införa det största antalet solcellspaneler: på taken, över industrierna och i nya elektriska anläggningar som kallas solfält.

Bortsett från tid och kostnader verkar tekniken väletablerad. Finns det någon detalj som fortfarande håller tillbaka deras utveckling?

Problemet med livslängd

I rapporten "End of Life: Solar Photovoltaic Panels" av International Renewable Energy Agency (IRENA) förutspås det att vid år 2050 kommer solenergi att producera arton gånger den nuvarande globala kapaciteten. För det året kommer panelerna som ska kasseras att uppgå till cirka 78 miljoner ton.

Panelernas livslängd är fortfarande deras svaga punkt. Panelerna innehåller både användbara konventionella resurser som aluminium, koppar, glas och värdefulla material (kisel, silver, gallium) samt farliga material (bly, kadmium, selen).

Dessa är organiserade i en serie lager som är ordentligt värmeförseglade för att klara väderpåverkan i cirka 25-30 år.

Att separera de olika skikten från deras polymerlim, demontera cellerna, återställa de kritiska delarna och behandla de farliga materialen: återvinningsuppgiften är inte alls enkel.

Det finns bevisligen en brist på effektiv återvinningsteknik.

Nuvarande återvinningsbehandlingar kan inkludera ganska ineffektiva tekniker som att strimla solcellsmoduler som orsakar förlust av alla värdefulla delar, eller behandling vid höga temperaturer med nackdelen att växthusgaser släpps ut.

De mest effektiva processerna verkar genom kemiska eller fysiska behandlingar som överlag kräver en ständig manuell mänsklig insats, vilket begränsar de ekonomiska fördelarna och produktionshastigheterna.

I samtliga fall går en viss procent av värdefulla material förlorade, med risk för att farliga material sprids ut i miljön.

Det som behövs är ett sätt att lossa materialen från limskiktet utan starkt emitterande uppvärmning, med hjälp av en lätt automatiserbar teknik, som kan fungera för alla olika typer av paneler, och på det sättet återvinna nästan 100% av materialen och inte sprida ut tungmetaller i miljön.

PHOTORAMA-projektet

EU svarar på dessa utmaningar genom att finansiera cirka 8,4 miljoner euro för PHOTORAMA-projektet, en akronym för PHOtovoltaic waste management - advanced Technologies for recOvery & recycling of secondary RAw MAterials from end-of-life modules. Alltså ett projekt för att med hjälp av avancerade tekniker återhämta och återvinna sekundära råvaror från uttjänta solcellsmoduler. Projektet som genomförs av ett team på 13 partners kommer att pågå under åren 2021-2024.

Målet är att utveckla en innovativ teknik för att återvinna mer än 98% av råvarorna, en procentandel som inte nås av någon nuvarande process, utan att förlora värdefulla komponenter. Den andra delen av projektet handlar om den cirkulära stängningen av produktionskedjan genom att testa skapandet av nya paneler producerade med de just återvunna råvarorna.

Vilka är stegen?

Först kommer demonteringsenheten för att separera ramen från kablarna.

Sedan strävar en innovativ delamineringsteknik till fullständig separation av skikten genom att undvika en blandning och förorening av materialen, för att ge maximalt möjliga mervärde för de sekundära råvarorna. För att hantera panelernas olika konstruktionstekniker testas flera "kalla" processer (inte inklusive hög uppvärmning): mekanisk delaminering genom diamanttrådsskärning, vätskedelaminering genom att applicera CO2 i ett specifikt tillstånd och optisk delaminering med hjälp av ett blixtljus.

Det tredje steget är utvinningen av de mest värdefulla metallerna (som silver, kisel och gallium) genom innovativa processer för jonisk vätskeextraktion och elektroutvinning. Dessa är teknologier som utnyttjar reaktiviteten hos flytande smälta salter och elektrokemiska processer, för att på kemisk väg bryta ned de delaminerade skikten och isolera rena metallkristaller.

I det fjärde och sista steget, för att nå hela cirkulariteten, kommer nya designtekniker och processteknik att experimenteras med för att omvandla det just återvunna avfallet till nya komponenter för paneler.

Nu är det är dags att installera en solcellspanel. Vid slutet av användandet, om cirka 30 år, kommer en ny effektiv demonteringsindustri redan att vara född som utvinner nytt värde från detta nya massiva avfall.